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純電動汽車

純電動汽車

純電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。由於對環境影響相對傳統汽車較小，其前景被廣泛看好，但當前技術尚不成熟。

純電動汽車(Battery Electric Vehicle ,簡稱BEV)

它是完全由可充電電池（如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池）提供動力源的汽車。雖然它已有186年的悠久歷史，但一直僅限於某些特定範圍內應用，市場較小。主要原因是由於各種類別的蓄電池，普遍存在價格高、壽命短、外形尺寸和重量大、充電時間長等嚴重缺點。

外文名Battery Electric Vehicle

制動方式蓄電池軸距2500 mm車型尺寸4045*1737*1643行李箱容積320L油耗9度電/百公里引擎類型電動機標準座位數5座最高時速70 km/h座位材質真皮加速時間15秒0到50km/h驅動方式後輪驅動品牌純電動汽車車身重量1420儲能動力源蓄電池消耗電能轉向系統EPS縮寫BEV

目錄

1 主要結構 ▪ 組成 ▪ 電源 ▪ 驅動電動機 ▪ 調速控制裝置 ▪ 傳動裝置 ▪ 行駛裝置 ▪ 轉向裝置 ▪ 制動裝置 ▪ 工作裝置

2 國家政策

3 充電

4 基本分類

5 發展歷史

6 發展背景

▪ 電動汽車電池發展 ▪ 電動汽車行業發展

7 汽車優點

▪ 無污染、噪聲小 ▪ 單一的電能源 ▪ 結構簡單，維修方便 ▪ 能量轉換效率高 ▪ 平抑電網的峰谷差

8 基本結構

9 電池管理

10 充電

11 應用方向

12 技術難題

13 發展現狀

▪ 發達國家現狀 ▪ 中國現狀

14 發展歷程

15 核心技術

▪ 電池技術 ▪ 電力驅動及其控制技術 ▪ 電動汽車整車技術 ▪ 能量管理技術

16 發展前景

主要結構組成

純電動汽車 電動汽車的組成包括：電力驅動及控制系統、驅動力傳動等機械系統、完成既定任務的工作裝置等。電力驅動及控制系統是電動汽車的核心，也是區別於內燃機汽車的最大不同點。電力驅動及控制系統由驅動電動機、電源和電動機的調速控制裝置等組成。電動汽車的其他裝置基本與內燃機汽車相同。

電源 為電動汽車的驅動電動機提供電能，電動機將電源的電能轉化為機械能。應用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池，但隨着電動汽車技術的發展，鉛酸蓄電池由於能量低，充電速度慢，壽命短，逐漸被其他蓄電池所取代。正在發展的電源主要有鈉硫電池、鎳鎘電池、鋰電池、燃料電池等，這些新型電源的應用，為電動汽車的發展開闢了廣闊的前景。

驅動電動機 驅動電動機的作用是將電源的電能轉化為機械能，通過傳動裝置或直接驅動車輪的工作裝置。但直流電動機由於存在換向火花，功率小、效率低，維護保養工作量大；隨着電機控制技術的發展，勢必逐漸被直流無刷電動機（BLDCM）、開關磁阻電動機（SRM）和交流異步電動機所取代，如無外殼盤式軸向磁場直流串勵電動機。

調速控制裝置 純電動汽車 電動機調速控制裝置是為電動汽車的變速和方向變換等設置的，其作用是控制電動機的電壓或電流，完成電動機的驅動轉矩和旋轉方向的控制。 早期的電動汽車上，直流電動機的調速採用串接電阻或改變電動機磁場線圈的匝數來實現。因其調速是有級的，且會產生附加的能量消耗或使用電動機的結構複雜，現已很少採用。應用較廣泛的是晶閘管斬波調速，通過均勻地改變電動機的端電壓，控制電動機的電流，來實現電動機的無級調速。在電子電力技術的不斷發展中，它也逐漸被其他電力晶體管（入GTO、MOSFET、BTR及IGBT等）斬波調速裝置所取代。從技術的發展來看，伴隨着新型驅動電機的應用，電動汽車的調速控制轉變為直流逆變技術的應用，將成為必然的趨勢。 在驅動電動機的旋向變換控制中，直流電動機依靠接觸器改變電樞或磁場的電流方向，實現電動機的旋向變換，這使得電路複雜、可靠性降低。當採用交流異步電動機驅動時，電動機轉向的改變只需變換磁場三相電流的相序即可，可使控制電路簡化。此外，採用交流電動機及其變頻調速控制技術，使電動汽車的制動能量回收控制更加方便，控制電路更加簡單。

傳動裝置 電動汽車傳動裝置的作用是將電動機的驅動轉矩傳給汽車的驅動軸，當採用電動輪驅動時，傳動裝置的多數部件常常可以忽略。因為電動機可以帶負載啟動，所以電動汽車上無需傳統內燃機汽車的離合器。因為驅動電機的旋向可以通過電路控制實現變換，所以電動汽車無需內燃機汽車變速器中的倒檔。當採用電動機無級調速控制時，電動汽車可以忽略傳統汽車的變速器。在採用電動輪驅動時，電動汽車也可以省略傳統內燃機汽車傳動系統的差速器。

行駛裝置 行駛裝置的作用是將電動機的驅動力矩通過車輪變成對地面的作用力，驅動車輪行走。它同其他汽車的構成是相同的，由車輪、輪胎和懸架等組成。

轉向裝置 轉向裝置是為實現汽車的轉彎而設置的，由轉向機、方向盤、轉向機構和轉向輪等組成。作用在方向盤上的控制力，通過轉向機和轉向機構使轉向輪偏轉一定的角度，實現汽車的轉向。多數電動汽車為前輪轉向，工業中用的電動叉車常常採用後輪轉向。電動汽車的轉向裝置有機械轉向、液壓轉向和液壓助力轉向等類型。

制動裝置 電動汽車的制動裝置同其他汽車一樣，是為汽車減速或停車而設置的，通常由制動器及其操縱裝置組成。在電動汽車上，一般還有電磁製動裝置，它可以利用驅動電動機的控制電路實現電動機的發電運行，使減速制動時的能量轉換成對蓄電池充電的電流，從而得到再生利用。目前國內電動汽車在大功率載客汽車，給提供空氣制動設備有耐力NAILI滑片式空氣壓縮機，主要是壓縮空氣的制動方式。

工作裝置 工作裝置是工業用電動汽車為完成作業要求而專門設置的，如電動叉車的起升裝置、門架、貨叉等。貨叉的起升和門架的傾斜通常由電動機驅動的液壓系統完成。

國家政策 按照我國電動汽車充電設施標準化總體部署，在國家標準委協調和支持下，由工業和信息化部、國家能源局組織，全國汽標委牽頭，汽研中心、電力企業聯合會和電器科學研究院共同起草了《電動汽車傳導充電用連接裝置第1部分：通用要求》、《電動汽車傳導充電用連接裝置 第2部分：交流充電接口》、《電動汽車傳導充電用連接裝置第3部分：直流充電接口》三項國家標準；由國家能源局、工業和信息化部組織，電力企業聯合會和汽研中心共同起草了《電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統之間的通信協議》國家標準。該四項標準已於2011年12月22日以「中華人民共和國國家標準公告2011年第21號」批准發布，2012年3月1日起實施。 一輛新型純電動中巴車充一次電僅需20分鐘，最大行程卻超過300公里 。這種新型純電動汽車已經在我國吉林省投入生產，預計首批產品將上線。 2015年6月1日起，北京純電動汽車不限行，相比普通機動車的尾號限行，純電動車的使用效率將提高20%。加之今後北京市還將出台電動車停車費、過路費等減免措施，目前新能源汽車申請人數出現迅速增長的態勢。 市科委相關負責人表示，6月迎來了之前從未有過的上牌小高峰，這表明本市新能源車在呈大幅增長趨勢。 更多利好政策將於近期發布 2015年上半年，本市陸續出台了社會資本建設公共充電樁的資金支持、純電動車出行不限號等利好政策。 在市民關心的充電樁方面，本市共擁有225個公共充電點，共1700個充電樁，自用充電樁近3000個。 據市科委介紹，下半年公共充電樁也在市民需求的重點區域進行擴容，針對部分公共充電樁不能共通充電的問題，市科委正進行協調，未來有望統一為電力公司的充電卡或是ETC卡兩種方式。 另外，市科委也鼓勵運營方採用手機支付等互聯網支付方式。 市科委相關負責人表示，目前純電動車免收過路費、停車費等利好政策已經有了初步草案，有望2015年底發布。

充電

在純電動汽車的發展過程中，充電問題一直都是消費者的一個「後顧之憂」。對於居住於城市之中的電動汽車消費者而言，建立一個私有的充電樁並非易事。首先，停車難早已成為城市發展中的一大難題，2014年，北京市機動車保有量超過500萬輛，但只有不到50%的汽車有固定停車位，停車尚且困難，建立私人充電樁更是奢侈。其次，充電樁在全功率使用時功耗十分驚人，大多數小區電網很難承受大量電動汽車同時充電，這也是很多小區拒絕私人安裝充電樁的主要理由。

所以，在目前私人充電樁的全面普及還存在難度的時候，電動汽車的普及必須依仗建立大量公共充電樁，公共充電樁的普及程度將直接影響着消費者購買純電動車的熱情。

然而，在純電動汽車市場的普及推廣還存在不少困難的時候，充電服務企業在投入充電樁建設時也有所顧忌。數據顯示，北京市目前共有充電站225座，合計充電樁1700多個，其中，70%是由政府連同國家電網先行投入建設。但這些已建成的充電站普遍存在盈利難的問題。記者了解到，國家電網已建成的400餘座充電站幾乎全線虧損，缺乏盈利機制是最重要原因。

有業內人士認為，充電服務收費政策能夠在一定程度上吸引社會資本進入充電服務市場，從長遠看，服務供給的增加也將有利於充電服務市場的均衡，從而推動新能源汽車的普及推廣。

充電站之憂，既有消費者對充電不便的擔心，也有充電服務企業對生存盈利的顧慮。在純電動汽車發展的過程中，這樣的「憂」不可避免。推行收取充電服務費並非壞事，有了透明的充電服務費價格，消費者可以對電動車的使用成本有一個基本的心理預期，從而作出消費決定；對於充電服務企業，則可以刺激其投入充電站建設。只是希望在收取充電服務費後，充電站能真正將充電服務提升上去，讓電動汽車的消費者不再有後顧之憂。

基本分類

純電動汽車發展至今，種類較多，通常按車輛用途、車載電源數目以及驅動系統的組成進行分類。按照用途不同分類，純電動汽車可分為電動轎車、電動貨車和電動客車三種。

（1）電動轎車是目前最常見的純電動汽車。除了一些概念車，純電動轎車已經有了小批量生產，並已進入汽車市場。

（2）電動貨車用作功率運輸的電動貨車比較少，而在礦山、工地及一些特殊場地，則早已出現了一些大噸位的純電動載貨汽車。

（3）電動客車，純電動小客車也較少見；純電動大客車用作公共汽車，在一些城市的公交線路以及世博會、世界性的運動會上，已經有了良好的表現。

發展歷史

早在19世紀後半葉的1873年，英國人羅伯特·戴維森（Robert Davidson）製作了世界上最初的可供實用的電動汽車。這比德國人戴姆勒（Gottlieb Daimler）和本茨（Karl Benz）發明汽油發動機汽車早了10年以上。

戴維森發明的電動汽車是一輛載貨車，長4800mm，寬1800mm，使用鐵、鋅、汞合金與硫酸進行反應的一次電池。其後，從1880年開始，應用了可以充放電的二次電池。從一次電池發展到二次電池，這對於當時電動汽車來講是一次重大的技術變革，由此電動汽車需求量有了很大提高。在19世紀下半葉成為交通運輸的重要產品，寫下了電動汽車在人類交通史上的輝煌一頁。1890年法國和英倫敦的街道上行駛着電動大客車，當時的車用內燃機技術還相當落後，行駛里程短，故障多，維修困難，而電動汽車卻維修方便。

在歐美，電動汽車最盛期是在19世紀末。1899年法國人考門·吉納駕駛一輛44kW雙電動機為動力的後輪驅動電動汽車，創造了時速106km的記錄。

1900年美國製造的汽車中，電動汽車為15755輛，蒸汽機汽車1684輛，而汽油機汽車只有936輛。進入20世紀以後，由於內燃機技術的不斷進步，1908年美國福特汽車公司T型車問世，以流水線生產方式大規模批量製造汽車使汽油機汽車開始普及，致使在市場競爭中蒸汽機汽車與電動汽車由於存在着技術及經濟性能上的不足，使前者被無情的歲月淘汰，後者則呈萎縮狀態。

發展背景

電動汽車電池發展

電池是電動汽車發展的首要關鍵，汽車動力電池難在 「低成本要求」、「高容量要求」及「高安全要求」等三個要求上。氫鎳電池單位重量儲存能量比鉛酸電池多一倍，其它性能也都優於鉛酸電池。價格為鉛酸電池的4-5倍，正在大力攻關讓它降下來。鐵電池採用的是資源豐富、價格低廉的鐵元素材料，成本得到大幅度降低，也有廠家採用。鋰是最輕、化學特性十分活潑的金屬，鋰離子電池單位重量儲能為鉛酸電池的3倍，鋰聚合物電池為4倍，而且鋰資源較豐富，價格也不很貴，是很有希望的電池。我國在鎳氫電池和鋰離子電池的產業化開發方面均取得了快速的發展。電動汽車其他有關的技術，有巨大的進步，如：交流感應電機及其控制，稀土永磁無刷電機及其控制，電池和整車能量管理系統，智能及快速充電技術，低阻力輪胎，輕量和低風阻車身，制動能量回收等等，這些技術的進步使電動汽車日見完善和走向實用化。我國大城市的大氣污染已不能忽視，汽車排放是主要污染源之一，我國已有16個城市被列入全球大氣污染最嚴重的20個城市之中。我國現今人均汽車是每1000人平均10輛汽車，我國汽車持有量將成10倍地增加，石油進口就成為大問題。因此在我國研究發展電動汽車不是一個臨時的短期措施，而是意義重大的、長遠的戰略考慮。

電動汽車行業發展

美國在在全世界範圍內銷售了7931台電動車，這一數字領先於其他所有市場，銷量環比上漲28%。其他市場的數字分別是日本4240台，法國2056，德國1284。而在中國，僅有235台電動汽車售出，比上一季度的343台下降了31%。

日本將會是這個產業的領頭羊，到2017年，日本將生產77.9萬輛電動車，占其汽車生產總量的9.7%。德國和美國也有可能將電動汽車的產量推升至21.83萬輛和36.23萬輛，分別占汽車市場總產量的3.55%和3%。在此期間，中國的產量可能會達到273150輛，僅為汽車總產量的1%。

隨着電動汽車行業競爭的不斷加劇，大型電動汽車企業間併購整合與資本運作日趨頻繁，國內優秀的電動汽車企業愈來愈重視對行業市場的研究，特別是對企業發展環境和客戶需求趨勢變化的深入研究。正因為如此，一大批國內優秀的電動汽車品牌迅速崛起，逐漸成為電動汽車行業中的翹楚！

中國汽車駛入「無油」時代

新能源汽車的發展方向有多種，但其中之一的氫燃料電池技術不成熟，成本昂貴，是20年之後的技術。2007年1月，汽車和動力電池專家Menahem Anderman博士在美國參議院能源與資源委員會作證時下此結論。中國也沒有氫燃料電池反應所必需的鉑。雖然沒有公開申明，但據傳國家內部決策層曾明確表示中國不適宜發展氫燃料電池汽車，只作為科研跟蹤。 從技術發展成熟程度和中國國情來看，純電動汽車應是大力推廣的發展方向，而混合動力作為大面積充電網絡還沒建立起來之前的過渡技術。

但混合動力車動力系統複雜，成本昂貴。比亞迪F3DM有兩套動力系統，其公布的動力系統成本增加了5萬元，相當於每年要節省8千元的油費才能比傳統汽油車經濟。

混合動力的優勢是保留了傳統汽油汽車的使用生活方式，根據汽油機和電動機混合程度，充電次數和傳統汽油汽車加油次數相當，或者不用充電。行駛距離也不受限制。

純電動車省去了油箱、發動機、變速器、冷卻系統和排氣系統，相比傳統汽車的內燃汽油發動機動力系統，電動機和控制器的成本更低，且純電動車能量轉換效率更高。因電動車的能量來源——電，來自大型發電機組，其效率是小型汽油發動機甚至混合動力發動機所無法比擬的。純電動汽車因此使用成本在下降。按比亞迪F3e純電動車公布的數據，百公里行駛耗電12度，依照0.5元的電價算，百公里使用成本才6元。而其原形車F3汽油車百公里耗油7.6升，按6.2元的油價，成本是46.5元。相比之下，電動車的使用成本才是傳統汽油汽車的八分之一。

純電動車的缺點是它改變了傳統汽車的使用生活方式，需要每天充電。傳統的汽車使用習慣是大致一到兩周加一次油。而且每次出行也有幾百公里的距離限制，雖然一個家庭遠距離出行可能一年就這麼幾次。

汽車優點

無污染、噪聲小

電動汽車無內燃機汽車工作時產生的廢氣，不產生排氣污染，對環境保護和空氣的潔淨是十分有益的，幾乎是「零污染」。眾所周知，內燃機汽車廢氣中的CO、HC及NOX、微粒、臭氣等污染物形成酸雨酸霧及光化學煙霧。電動汽車無內燃機產生的噪聲，電動機的噪聲也較內燃機小。噪聲對人的聽覺、神經、心血管、消化、內分泌、免疫系統也是有危害的。

單一的電能源

相對於混合動力汽車和燃料電池汽車，純電動汽車以電動機代替燃油機，噪音低、無污染，電動機、油料及傳動系統少占的空間和重量可用以補償電池的需求；且因使用單一的電能源，電控系統相比混合電動車大為簡化，降低了成本，也可補償電池的部分價格。

結構簡單，維修方便

電動汽車較內燃機汽車結構簡單，運轉、傳動部件少，維修保養工作量小。當採用交流感應電動機時，電機無需保養維護，更重要的是電動汽車易操縱

能量轉換效率高

同時可回收制動、下坡時的能量，提高能量的利用效率； 電動汽車的研究表明，其能源效率已超過汽油機汽車。特別是在城市運行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動汽車更加適宜。電動汽車停止時不消耗電量，在制動過程中，電動機可自動轉化為發電機，實現制動減速時能量的再利用。有些研究表明，同樣的原油經過粗煉，送至電廠發電，經充入電池，再由電池驅動汽車，其能量利用效率比經過精煉變為汽油，再經汽油機驅動汽車高，因此有利於節約能源和減少二氧化碳的排量。

平抑電網的峰谷差

可在夜間利用電網的廉價「谷電」進行充電，起到平抑電網的峰谷差的作用。 電動汽車的應用可有效地減少對石油資源的依賴，可將有限的石油用於更重要的方面。向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽能、風力、潮汐等能源轉化。除此之外，如果夜間向蓄電池充電，還可以避開用電高峰，有利於電網均衡負荷，減少費用。

基本結構

電動汽車的結構布置各式各樣，比較靈活，概括起來分為純電動汽車電動機中央驅動和電動輪驅動兩種形式。電動機中央驅動形式借用了內燃機汽車的驅動方案，將內燃機換成電動機及其相關器件，用一台電動機驅動左右兩側的車輪。電動輪驅動形式的機械傳動裝置的體積與質量較電動機中央驅動形式的大大減小，效率顯著提高，代價是增加了控制系統的複雜程度與成本。

純電動汽車採用電動機中央驅動形式，直接借用了內燃機汽車的驅動方案，由發動機前置前驅發展而來，由電動機、離合器、變速箱和差速器組成。用電驅動裝置替代了內燃機，通過離合器將電動機動力與驅動輪進行連接或動力切斷，變速箱提供不同的傳動比以變更轉速—功率曲線匹配的需要，差速器實現轉彎時兩車輪不同車速的行駛。

純電動汽車採用雙電動機電動輪驅動方式，機械差速器被兩個牽引電動機所代替，兩個電動機分別驅動各自車輪，轉彎時通過電子差速控制以不同車速行駛，省掉了機械變速器。

純電動汽車所獨有的以蓄電池作能量源的一種結構，蓄電池可以布置在上的四周，也可以集中布置在車的尾部或者布置在底盤下面。所選用的蓄電池應該能提供足夠高的比能量和比功率，並且在車輛制動時能回收再生制動能量。具有高比能量和高比功率的動力電池對純電動汽車的加速性和爬坡能力。

為了解決一種蓄電池不能同時滿足對比能量和比功率的要求這個問題，可以在純電動汽車同時採用兩種不同的蓄電池，其中一種能提供高比能量，另外一種提供高比功率。兩種電池作混合能量源的基本結構，這兩種結構不僅分開了對比能量和比功率的要求，而且在汽車下坡或制動時可利用蓄電池回收能量。

燃料電池所需的氫氣不僅能以壓縮氫氣、液態氫或金屬氫化物的形式儲存，還可以由常溫的液態燃料如甲醇或汽油隨車產生。一個帶小型重整器的純電動汽車的結構，燃料電池所需的氫氣由重整隨車產生

電池管理

純電動汽車電池管理系統作為電池系統的重要組成部分，具有實時監控電池狀態、優化使用電池能量、延長電池壽命和保證電池的使用安全等重要作用。電池管理系統對整車的安全運行、整車控制策略的選擇、充電模式的選擇以及運營成本都有很大影響。電池管理系統無論在車輛運行過程中還是在充電過程中都要可靠地完成電池狀態的實時監控和故障診斷，並通過總線的方式告知車輛集成控制器或充電機，以便採用更加合理的控制策略，達到有效且高效使用電池的目的。

電池管理系統採用集散式系統結構，每套電池管理系統由1台中央控制模塊（或稱主機）和10個電池測控模塊（或稱從機）組成。電池管理系統檢測模塊安裝在電池箱前面板內；電池管理系統主控模塊安裝在車輛尾部高壓設備倉內，

電池管理系統的功能如下

1.電體電池電壓的檢測

2.電池溫度的檢測

3.電池組工作電流的檢測

4.絕緣電阻檢測

5.冷卻風機控制

6.充放電次數記錄

7.電池組SoC的估測

8.電池故障分析與在線報警

9. 各箱電池充放電次數記錄

10.各箱電池離散性評價

11.與車載設備通信，為整車控制提供必要的電池數據CAN1

12.與車載監控設備通信，將電池信息送面板顯示CAN2

13.與充電機通信，安全實現電池的充電RS—485

14.有簡易的設備實現純電動汽車電池管理系統的初始化功能，能滿足電池快速更換以及電池箱重新編組的需要。

在純電動汽車的發展過程中，充電問題一直都是消費者的一個「後顧之憂」。對於居住於城市之中的電動汽車消費者而言，建立一個私有的充電樁並非易事。首先，停車難早已成為城市發展中的一大難題，2014年，北京市機動車保有量超過500萬輛，但只有不到50%的汽車有固定停車位，停車尚且困難，建立私人充電樁更是奢侈。其次，充電樁在全功率使用時功耗十分驚人，大多數小區電網很難承受大量電動汽車同時充電，這也是很多小區拒絕私人安裝充電樁的主要理由。

所以，在私人充電樁的全面普及還存在難度的時候，電動汽車的普及必須依仗建立大量公共充電樁，公共充電樁的普及程度將直接影響着消費者購買純電動車的熱情。

然而，在純電動汽車市場的普及推廣還存在不少困難的時候，充電服務企業在投入充電樁建設時也有所顧忌。數據顯示，北京市目前共有充電站225座，合計充電樁1700多個，其中，70%是由政府連同國家電網先行投入建設。但這些已建成的充電站普遍存在盈利難的問題。記者了解到，國家電網已建成的400餘座充電站幾乎全線虧損，缺乏盈利機制是最重要原因。

有業內人士認為，充電服務收費政策能夠在一定程度上吸引社會資本進入充電服務市場，從長遠看，服務供給的增加也將有利於充電服務市場的均衡，從而推動新能源汽車的普及推廣。

充電站之憂，既有消費者對充電不便的擔心，也有充電服務企業對生存盈利的顧慮。在純電動汽車發展的過程中，這樣的「憂」不可避免。推行收取充電服務費並非壞事，有了透明的充電服務費價格，消費者可以對電動車的使用成本有一個基本的心理預期，從而作出消費決定；對於充電服務企業，則可以刺激其投入充電站建設。只是希望在收取充電服務費後，充電站能真正將充電服務提升上去，讓電動汽車的消費者不再有後顧之憂。

應用方向

純電動汽車是完全由二次電池( 如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池等) 提供動力的汽車。純電動轎車和純電動客車均已通過國家質檢中心的型式認證試驗, 各項指標均滿足有關國家標準和企業標準的規定。,其整車的動力性、經濟性、續駛里程、噪聲等指標已達到甚至超過國外同級別車型, 初步形成了關鍵技術的研發能力。純電動汽車示範運行的城市有若干個, 但是規模都比較小。2005 年1 月,天津市的22 輛轎車和1 輛公共汽車的示範運行通過了國家驗收。同年12 月,武漢市進行的95 輛純電動小型公共汽車( 另有20 輛混合動力公共汽車和3 輛混合動力轎車) 的3 年示範運行也通過了國家驗收。因為純電動汽車受到續駛能力的約束, 純電動汽車試驗主要集中在小型公共汽車上。根據「中國電動汽車網」報道, 2006 年1 月,湖南省株洲市有50 台小型電動汽車進行社區內運行, 該市有若干輛電動公共汽車也在運行中。同年4 月,浙江省杭州市啟動了電動汽車示範項目, 6 輛轎車和5 輛公共汽車在市內進行示範運行。

技術難題

電動汽車的困難是目前蓄電池單位重量儲存的能量太少，還因電動車的電池較貴，又沒形成經濟規模，故購買價格較貴，至於使用成本，有些使用成本比汽車貴，有些成本僅為汽車的1/3，這主要取決於電池的壽命及當地的油、電價格。現階段電池的容量還達不到需要，續航能力還達不到全天候的應用。

發展現狀

發達國家現狀

國外著名汽車公司都十分重視研究開發電動汽車, 世界發達國家不惜投入巨資進行研究開發, 並制定了一些相關的政策、法規來推動電動汽車的發展。

美國正在大力研製和推廣使用燃料電池電動汽車和純電動汽車, 政府能源部與通用、福特和戴- 克三大汽車製造商聯合開發燃料電池電動汽車。美國已有7 個州加入了零排放計劃, 到規定年限後這些地區銷售的汽車必須為零排放, 即只能為純電動汽車和燃料電池電動汽車。

英國已有數萬輛電動汽車在使用;

法國是世界上推廣應用純電動汽車最成功的國家之一, 成立了電動汽車推廣應用國家部際協調委員會,巴黎和拉羅舍爾已經建立了比較完善的純電動汽車充電站網基礎設施, 制定了優惠的支持和激勵使用電動汽車的政策, 且已經初步形成了純電動汽車運行體系。

國際性大型運動會上, 電動汽車也成為各國展示其科技實力和環保意識的工具之一。亞特蘭大奧運會使用了純電動客車作為公務和電視轉播車,悉尼奧運會購買了英國近400 輛電動客車作為運動員接送車輛。混合動力電動汽車領域,歐洲各大汽車廠商爭先恐後地推出了本公司研製的混合動力電動汽車, 甚至德國的博世等著名的零部件公司也積極與大汽車公司聯手開發混合動力電動汽車技術。美國已有近20 個城市試驗使用混合動力電動公交車,瑞典、法國、德國、意大利、比利時等國計劃在9 個歐洲城市開通混合動力電動公共汽車線路。燃料電池電動汽車斬露頭角, 國外企業界紛紛組成強大的跨國聯盟, 以期達到優勢互補的目的。

比亞迪純電動汽車

中國電動汽車雖然沒有歐美等國家起步早, 但國家從維護能源安全, 改善大氣環境, 提高汽車工業競爭力, 實現我國汽車工業的跨越式發展的戰略高度考慮,電動汽車研究一直是國家計劃項目, 並在2001 年設立了「電動汽車重大科技專項」。通過組織企業、高等院校和科研機構, 集中各方面力量進行聯合攻關, 現正處於研發勢頭強勁階段, 部分技術已經趕上甚至超過世界先進水平。「電動汽車重大科技專項」實施以來, 已成功開發出燃料電池汽車樣車, 累計運行數千公里; 混合動力客車已在武漢等地公交線路上試驗運行超過百萬公里; 純電動汽車已通過國家有關認證試驗。

2017年12月，國家發改委官網發布消息，河南森源、江蘇國新、康迪三家企業已經獲得新建純電動乘用車項目批覆，這也意味着時隔半年後，國家發改委重啟純電動乘用車生產資質審核。

豐田純電動概念車AEV

電池是電動汽車發展的首要關鍵，汽車動力電池難在 「低成本要求」、「高容量要求」及「高安全要求」等三個要求上。鋰聚合物電池。氫鎳電池單位重量儲存能量比鉛酸電池多一倍，中國在鎳氫電池和鋰離子電池的產業化開發方面均取得了快速的發展。中國已有10個城市被列入全球大氣污染最嚴重的20個城市之中。中國現今人均汽車是每1000人平均10輛汽車，但石油資源不足，每年已進口幾千萬噸石油，隨着經濟的發展，中國人均汽車持有量達到現在全球水平---每1000人有110輛汽車，中國汽車持有量將成10倍地增加，石油進口就成為大問題。因此在中國研究發展電動汽車不是一個臨時的短期措施，而是意義重大的、長遠的戰略考慮。 經歷了長期發展，純電動汽車技術逐步成熟，並在美、日、歐等國家得到商業化的推廣應用。世界上有近4萬輛純電動汽車在運行，其中法國8000輛，美國7000輛，在日本7400輛。主要用在公共運輸系統。

核心技術

發展電動汽車必須解決好4個方面的關鍵技術：電池技術、電機驅動及其控制技術、電動汽車整車技術以及能量管理技術。

電池技術

電池是電動汽車的動力源泉，也是一直制約電動汽車發展的關鍵因素。電動汽車用電池的主要性能指標是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循環壽命(L)和成本(C)等。要使電動汽車能與燃油汽車相競爭，關鍵就是要開發出比能量高、比功率大、使用壽命長的高效電池。

到目前為止，電動汽車用電池經過了3代的發展，已取得了突破性的進展。第1代是鉛酸電池，主要是閥控鉛酸電池(VRLA)，由於其比能量較高、價格低和能高倍率放電，惟一能大批量生產的電動汽車用電池。第2代是鹼性電池，主要有鎳鎘(NJ-Cd)、鎳氫(Ni-MH)、鈉硫(Na/S)、鋰離子(Li-ion)和鋅空氣(Zn/Air)等多種電池，其比能量和比功率都比鉛酸電池高，因此大大提高了電動汽車的動力性能和續駛里程，但其價格卻比鉛酸電池高。第3代是以燃料電池為主的電池。燃料電池直接將燃料的化學能轉變為電能，能量轉變效率高，比能量和比功率都高，並且可以控制反應過程，能量轉化過程可以連續進行，因此是理想的汽車用電池，還處於研製階段，一些關鍵技術還有待突破問。

電力驅動及其控制技術

電動機與驅動系統是電動汽車的關鍵部件，要使電動汽車有良好的使用性能，驅動電機應具有調速範圍寬、轉速高、啟動轉矩大、體積小、質量小、效率高且有動態制動強和能量回饋等特性。電動汽車用電動機主要有直流電動機(DCM)、感應電動機(IM)、永磁無刷電動機(PMBLM)和開關磁阻電動機(SRM)4類。 近幾年來，由感應電動機驅動的電動汽車幾乎都採用矢量控制和直接轉矩控制。由於直接轉矩的控制手段直接、結構簡單、控制性能優良和動態響應迅速，因此非常適合電動汽車的控制。美國以及歐洲研製的電動汽車多採用這種電動機。永磁無刷電動機可以分為由方波驅動的無刷直流電動機系統(BLDCM)和由正弦波驅動的無刷直流電動機系統(PMSM)，它們都具有較高的功率密度，其控制方式與感應電動機基本相同，因此在電動汽車上得到了廣泛的應用。PMSM類電機具有較高的能量密度和效率，其體積小、慣性低、響應快，非常適應於電動汽車的驅動系統，有極好的應用前景。由日本研製的電動汽車主要採用這種電動機。 開關磁阻電動機(SRM)具有簡單可靠、可在較寬轉速和轉矩範圍內高效運行、控制靈活、可四象限運行、響應速度快和成本較低等優點。實際應用發現SRM存在轉矩波動大、噪聲大、需要位置檢測器等缺點，應用受到了限制。 隨着電動機及驅動系統的發展，控制系統趨於智能化和數字化。變結構控制、模糊控制、神經網絡、自適應控制、專家控制、遺傳算法等非線性智能控制技術，都將各自或結合應用於電動汽車的電動機控制系統。

電動汽車整車技術

純電動汽車原理圖

電動汽車是高科技綜合性產品，除電池、電動機外，車體本身也包含很多高新技術，有些節能措施比提高電池儲能能力還易於實現。採用輕質材料如鎂、鋁、優質鋼材及複合材料，優化結構，可使汽車自身質量減輕30%-50%；實現制動、下坡和怠速時的能量回收；採用高彈滯材料製成的高氣壓子午線輪胎，可使汽車的滾動阻力減少50%；汽車車身特別是汽車底部更加流線型化，可使汽車的空氣阻力減少50%。

能量管理技術

蓄電池是電動汽車的儲能動力源。電動汽車要獲得非常好的動力特性，必須具有比能量高、使用壽命長、比功率大的蓄電池作為動力源。而要使電動汽車具有良好的工作性能，就必須對蓄電池進行系統管理。 能量管理系統是電動汽車的智能核心。一輛設計優良的電動汽車，除了有良好的機械性能、電驅動性能、選擇適當的能量源(即電池)外，還應該有一套協調各個功能部分工作的能量管理系統，它的作用是檢測單個電池或電池組的荷電狀態，並根據各種傳感信息，包括力、加減速命令、行駛路況、蓄電池工況、環境溫度等，合理地調配和使用有限的車載能量；它還能夠根據電池組的使用情況和充放電歷史選擇最佳充電方式，以儘可能延長電池的壽命。 世界各大汽車製造商的研究機構都在進行電動汽車車載電池能量管理系統的研究與開發。電動汽車電池當前存有多少電能，還能行駛多少公里，是電動汽車行駛中必須知道的重要參數，也是電動汽車能量管理系統應該完成的重要功能。應用電動汽車車載能量管理系統，可以更加準確地設計電動汽車的電能儲存系統，確定一個最佳的能量存儲及管理結構，並且可以提高電動汽車本身的性能。 在電動汽車上實現能量管理的難點，在於如何根據所採集的每塊電池的電壓、溫度和充放電電流的歷史數據，來建立一個確定每塊電池還剩餘多少能量的較精確的數學模型。

發展前景

國務院印發了《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012-2020年）》（以下簡稱《發展規劃》）的通知，其中刪除了徵求意見稿中「近期以混合電動車為重點」和「中/重度混合動力乘用車占乘用車年產銷量的50%以上」的字句。對此業界專家認為，這樣有效避免之前直接點明以混合電動車為重點而可能引起的新能源發展路線之爭，又迴避了之前定出的難以達到的高指標，再次明晰了未來新能源發展目標。

混動「未明說的重點」

根據《發展規劃》所述，本規劃所指的新能源汽車主要包括純電動汽車、插電式混合動力汽車及燃料電池汽車。之前呼聲很高的混合動力並非不受重視，只是二者發展目標不一。在《發展規劃》中明確提到，對「純電動汽車和插電式混合動力汽車產業化」是要「重點推進」，對「非插電式混合動力汽車、節能內燃機汽車」是要「推廣普及」。即「重點推進」是因為技術不成熟、難度大，要重點推動；「推廣普及」是有較現成的技術，只要推廣就能普及。業界專家解讀，言外之意，混合動力成為了「未明說的重點」。另外，《發展規劃》要求，「到2015年，當年生產的乘用車平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，節能型乘用車燃料消耗量降至5.9升/百公里以下。到2020年，當年生產的乘用車平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，節能型乘用車燃料消耗量降至4.5升/百公里以下。」要達到這個全球最嚴格的油耗目標，目前最可行的混合動力汽車的推廣和普及，就勢在必行，市場也將迅速起步。 2012年上半年汽車整車企業生產新能源汽車3167輛，其中，純電動汽車3021輛、插電式混合動力汽車146輛；銷售新能源汽車3525輛，其中，純電動汽車3444輛、插電式混合動力汽車81輛。《發展規劃》對能源未來的發展規劃是：到2015年，純電動汽車和插電式混合動力汽車累計產銷量力爭達到50萬輛，到2020年，累計產銷量超過500萬輛。